可运营光以太网的关键技术

■ 武汉邮电科学研究院烽火网络公司 蔡鸣

　　可运营光以太网是一种在光纤上运行的智能以太网。它克服了传统以太网的诸多不足，具有电信网可运营性的主要功能。可运营光以太网能对用户的服务、应用及配置等进行分类、储存、管理和控制，因而能向用户提供具有实在意义的个性化网络服务，同时也为运营商带来管理的便利和运营的收益。

　　可运营光以太网的特征

　　随着中国入世的成功，电信运营商之间的竞争焦点已不仅是传输速度和带宽容量，而是包含最具创新的服务特性。能否正确理解用户的行为，并根据用户的实际需求主动地提供相应的服务，已成为判断运营商是否具有竞争力的决定因素。运营商必须把重点放在应用、收益和用户行为的认知上。只有不断地为用户推出分等级的个性应用和服务，才能发展新用户并维系老用户。而对于各种各样繁杂的数据业务应用，以太网应该说是到目前为止最适宜的网络支撑技术。

　　所谓最适宜就是从网络技术三大驱动因素：成本、可扩展性和易用性来评价，应该说以太网比较好地具备了这些特性。首先，以太网价格低廉，而且每年以30%的速率下降; 其次，以太网具有良好的扩展性，速率能从10Mbps到10Gbps平滑升级，在地域上能支持120公里的距离; 再者，以太网能兼容目前流行的操作系统和应用，安装维护容易，标准化程度高，具有良好的互通性，这些使得以太网的易用性很高。在不久的将来，上述优点将使得以太网可能成为领先的二层技术。

　　尽管以太网有很多优点，但是从电信网的角度来看，它还存在以下不足：

1. 以太网没有保证端到端性能的机制，不能提供端到端的包延时和包丢失率控制；

2. 以太网不能分离网管信息和用户信息，安全性差；

3. 以太网没有内置保护功能。实际应用主要靠路由器实施保护；

4. 以太网交换机光端口不具备内置的故障定位和性能监视能力；

5. 以太网本身不具备对用户的认证能力，给运营商对用户上网的时间和流量计费造成困难；

6. 以太网本身不具备防止IP地址盗用的能力，网络的安全性难以保障；

7. 以太网交换机的端口是平等的，无法控制用户的上网流量和带宽，难以控制资源的拥塞，也无法实现分等级的用户服务；

8. 以太网不能直接区分不同的应用，为不同的应用提供不同的QoS。

　　为了将传统以太网真正用于电信网环境，可运营光以太网的概念应运而生。

　　可运营光以太网应具备以下特征：

1. 可运营光以太网根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理地应用；

2. 可运营光以太网具有认证与授权功能，用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保用户和网络资源的安全及合法使用；

3. 可运营光以太网提供计费功能，能及时获得用户的上网时间记录和流量记录，支持按上网时长、或用户流量、或包月计费方式，支持实时计费，支持对欠费用户的实时断线能力；

4. 可运营光以太网支持VPN和防火墙，可有效地隔离承载在其上的各种业务网，确保网络安全；

5. 可运营光以太网在原有网元级网管的基础上逐步提供端到端的电信级网管；

6. 可运营光以太网支持MPLS，具有一定的服务质量保证，可提供分等级的QoS网络服务；

7. 可运营光以太网能兼容已有的通信与网络设备，充分保护投资；

8. 可运营光以太网能随着用户和业务的发展而扩展，能方便快速地布置新业务；

9. 可运营光以太网支持储存和高速缓存，支持内容识别和用户定向，并能有效地优化网络流量。

　　从运营和赢利的角度来看，可运营光以太网能让用户对这一具有用户意识和内容意识而有的放矢的网络建立起信任和忠诚。

　　可运营光以太网关键技术

　　可运营光以太网关键技术包含三方面的内容：光以太网、EoS(Ethernet over SDH/SONET)和智能以太网技术。

　　光以太网的核心思想就是将光网络的巨大容量和可靠性与以太网的简便性及可扩展性有机地结合起来，进而从根本上对运营商规划、建设、管理其网络的方式产生影响。其影响如下:

1. 光以太网打破LAN与WAN之间的带宽瓶颈，使得终端用户能享受更大的带宽；

2. 光以太网提供了网络对多种应用的支持，即可在其上承载多种不同的业务网；

3. 光以太网支持点到点、网状和环形网等不同的拓扑结构，组网能力强；

4. 光以太网简化了网络层次，降低了开销和成本；

5. 光以太网已开始具有电信级网络的可靠性，以Ethernet over RPR为例，其网络保护恢复时间可控制在50ms之内，达到了运营级的要求。

　　城域网中光以太网有三种承载方式。EoF（Ethernet over fiber）是常见、便捷的一种光以太网模式，它可支持10Mbps～10Gbps的速率，支持点到点和网状网，传输距离可达70公里。第二种模式EoRPR(Ethernet over RPR)，采用双环拓扑结构，两个环都能同时传输数据和控制信号，具备电信级的50ms的恢复时间; 另外，RPR在地域上可跨越数千公里，并能支持多媒体应用。第三种模式EoDWDM（Ethernet over DWDM）主要用于骨干网（核心网）; 据称美国Atrica公司采用此种技术已实现了100Gbps的以太网传输。

　　EoS是可运营光以太网的关键技术，它是将以太网和电信级网络进行嫁接后得出的创新技术。

　　可运营光以太网的进展

　　以太网目前已占据了局域网近90%的份额，并正在全力向城域网和广域网进军，多年的应用实践已从多方面证明了以太网是传送IP的最好技术之一。另一方面，在已建成的传统的骨干网和城域网中，SDH/SONET毫无疑问地占据了绝大部分份额。目前，由于WDM技术的成熟，SDH/SONET担任的角色正开始向网络边缘转移。

　　如何有效地保护现有投资，将以太网与电信网有机地结合，真正突出二者的长处，并避免其不足，是一个世界性的难题。可喜的是，2001年2月，武汉邮电科学研究院烽火网络公司提出的Ethernet over SDH/SONET提案被国际电联正式确认为国际标准，标准号为ITU-T X.86/Y.1323。

　　X.86标准的提出迎合了通信和数据网络的发展趋势。它采用LAPS作为中间层协议不但可以减少协议的层次，还可以使得目前的两种主流网络模式非常有效地结合起来而且相互匹配。

　　基于X.86的EoS还具备以下优秀的运营特性：

1. 端到端的远端性能监视，突破了传统以太网网元级网管的限制;

2. 具备IEEE802.3x 流控，价格低、容易使用;

3. 安全性高: 由于它将IP数据映射到SDH/SONET网中传输，所以常见的、对IP数据包的攻击对它不起作用;

4. 采用EoS具有很低的时延和时延抖动(10μs以内)，可保证实时数据传输的QoS;

5. 借用SDH/SONET的功能特性，可提供1+1保护功能的以太网/千兆以太网业务;

6. 可基于现有传输网资源，最大限度地发掘现有传输网资源;

7. 实现数据和语音的一体化传输。

　　另外，如果把EoS和PoS进行比较，可以进一步看出：

1. 以太网通过EoS上传输设备更直接，转换的协议层次少、开销低、封装的步骤少、效率高;

2. EoS有流控机制，而PoS没有;

3. EoS比PoS效率高、软件代码量少、硬件实现简单、成本低;

4. EoS与PoS兼容。

　　由于LAPS能高效率地将以太网耦合到SDH/SONET中，较好地解决了IP数据包在通信网上的传输问题，因此可以把数据和语音有机地融合在SDH/SONET网上共同传输。由于解决IP网络的QoS问题需要经过长期的艰苦的努力，因此在相当长的时间内，借用SDH/SONET网络固有的QoS和保护机制来满足IP数据网络所要求的服务质量保证具有非常现实的意义。光城域网架构可能会成为在向下一代网络NGN过渡中的主流模式。

对传统以太网的改造

　　智能以太网技术目前主要指通过各种附加的技术对传统以太网的改造。

　　改造传统的以太网主要通过以下4个方面实现:

1. 利用MPLSoE、带宽控制、PPPoE等技术实现对以太网的控制和分等级的QoS;

2. 利用VLAN、NAT、策略路由、Web认证等技术增强以太网的安全性和管理性;

3. 利用AAA（认证、授权、计费）等技术实现对以太网接入用户的计费和行为审计;

4. 将CDN技术、L4～L7交换技术应用于以太网交换设备中，提供面向用户的个性化网络服务。

　　这里要强调的是，在通过附加的技术对以太网进行改造的同时，必须尽量保持以太网的简捷性，尽可能降低设备成本、简化配置，否则若失去了以太网的传统优势则得不偿失。

　　在上述与智能以太网相关的技术中，比较引人注目的有：

　　一种是MPLS over Ethernet（MPLSoE）。MPLS over Ethernet 是MPLS发展的一个重要趋势，也是MPLS从网络高端进入低端的一个明显特征。通常采用将MPLS与以太网VLAN技术相结合。通过将每个VLAN映射到MPLS的标记交换路径LSP中，就可以借用MPLS的特性来为以太网提供带宽担保型的服务质量保证及其他安全特性。

　　另一个比较引人注目的是内容识别与用户定向。这是以太网能否提供个性化服务的关键，也是智能以太网的主要特征。目前的手段主要是通过基于第4层和第7层的应用机制。

　　综上所述，光以太网不仅仅是Optics和Ethernet的简单相加，而是展现出了许多新的特性。光以太网正在逐步地向电信级网络看齐，随着技术的进步，可运营光以太网正在逐步使传统以太网发生从量到质的变化。

摘自《计算机世界报 第13期 D38、D39》